使用2D HUD图标跟踪3D环境中的对象

Question

我正在尝试使用2D HUD，其中的图标可以在3D环境中跟踪HUD后面3D对象屏幕上的位置。

推理：有时您无法看到3D对象（太远或离屏幕），但您仍然想知道它在哪里。

问题： 3D场景使用透视矩阵对其进行变换，给出深度（z轴），HUD严格为2D（xy平面）。由于深度，2D HUD无法在物体越来越近时正确跟踪物体。

我想要的是什么：一种获取2D矢量[（x，y）pos]的方法，其中放置一个图标，使其位于背景中3D对象的中心位置。

xy-plane中所有对象的示例（z = 0）：

你可以看到，当物体离中心越来越远时，Icon（白色的圆圈）更偏离中心。

深度越来越远的物体示例（离中心越远==越深）：

你可以看到HUD认为3D物体仍在同一个平面上。

伪码：

.getPos（）获取Vector（x，y，z）

lookAtObj = Object.getPos() - camera.getPos() // lookAt vector from camera to the object
icon.pos = Orthogonal Component of lookAtObj on camera.get_lookAt()

我的观点矩阵：

// Function call in the OpenGL draw() method
FloatMatrix proj = FloatMatrix.getPerspectiveMatrix( this.fov, this.width, this.height, 0.1f, 200.0f );

// Function
public static FloatMatrix getPerspectiveMatrix( Double fov, float w, float h, float near, float far ){
    float asp = w/h;
    float fov_cos = (float) Math.cos( fov / 2.0d );
    float fov_sin = (float) Math.sin( fov / 2.0d );
    float fov_cot = fov_cos/fov_sin;
    float a_0  = fov_cot/asp;
    float a_3  = (far + near)/(near-far);
    float a_43 = (2.0f * far * near)/(near-far);
    float[] an = {
            a_0,  0.0f,    0.0f, 0.0f,
            0.0f, fov_cot, 0.0f, 0.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_3,  -1.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_43, 0.0f,
    };
    return new FloatMatrix( an, 4, 4 );

}

Answer 1

这非常简单。您可以使用gluProject。它将采用给定的模型视图，投影和视口变换以及3D点，并应用反向并在窗口坐标中为您吐出2D点（对于小错别字道歉，只需在此处键入）：

double myX = ..., myY = ..., myZ = ...; // your object's 3d coordinates
double[] my2DPoint = new double[2]; // will contain 2d window coords when done

double[] modelview = new double[16];
double[] projection = new double[16];
int[] viewport = new int[4];

gl.glGetDoublev(GL2.GL_MODELVIEW_MATRIX, modelview, 0);
gl.glGetDoublev(GL2.GL_PROJECTION_MATRIX, projection, 0);
gl.glGetIntegerv(GL2.GL_VIEWPORT, viewport, 0);
glu.gluProject(myX, myY, myZ, modelview, 0, projection, 0,
               viewport, 0, my2DPoint, 0);

// now my2DPoint[0] is window x, and my2DPoint[1] is window y

执行此操作后，您将在2D窗口坐标中获得3D点。然后只需将投影切换到2D正交投影，在窗口像素中，然后在2D空间中绘制HUD。

为了表现，如果每帧有多个HUD项目;只需每帧获取一次modelview / projection / viewport（或者更好的是，如果你更改它们并根据需要重新查询，则使缓存的无效）并在后续调用gluProject时重用它们。